Fenton反应属于CWPO技术,反应机理是利用Fenton试剂(Fe2和H2O2)中Fe2在酸性条件下,催化H2O2产生高活性的OH.据报道,Cu也能发生类似的反应,均相催化H2O2产生OH.由于均相催化剂难与反应介质分离、易流失和引起二次污染,特别是重金属铜对环境和人类有危害,而相应的非均相催化剂却有易分离、易回收、能循环使用,且不会造成二次污染的特点,具有很好的应用和开发前景。载铜活性炭柱制备。棒状活性炭用10NaOH溶液浸泡24h后,去离子水浸泡、洗涤至中性;再用1∶1盐酸浸泡24h后,去离子水浸泡、洗涤至中性,晾干后于120℃烘箱干燥2h,并于270℃活化4h.将活化后的活性炭用6.0Cu(NO3)2溶液浸渍24h,抽滤、水洗至无Cu2检出(酸性K4Fe(CN)6法测定),晾干并于120℃烘箱活化6h后,升至250~300℃恒温固化12h,即制得吸附-催化法处理酚类污水的载铜活性炭柱填料。将填料均匀装入D30mm,H200mm的恒温玻璃柱(两端用玻璃丝塞充),得到载铜活性炭水处理柱。 H2O2催化氧化和曝气催化氧化时间对含酚污水降解的影响按实验方法固定其它实验条件,研究了污水在柱中与催化体系接触时间对水处理效果的影响(曝气2h污水后)。和3表明,含邻氯苯酚污水与体系接触时间单柱超过80min,双柱超过50min,三柱超过30min,四柱超过15min后污水邻氯苯酚中降解率已高达97以上,含对氯苯酚污水与体系接触时间单柱超过115min,双柱超过60min,三柱超过30min,四柱超过20min后污水邻氯苯酚中降解率已高达97以上,所以实验选择单柱2h,双柱1h,三柱0.5h,四柱0.35h后,以5.0mL/min流速将处理后水样收集在备好的容量瓶中;如果用H2O2催化氧化,则接触时间更短。 酸度对催化降解的影响实验结果表明,酸度过高,能加速H2O2自身分解作用,减缓酚的降解速度;酸度过低亚铁离子水解,降解速度明显下降。当被处理污水的pH值为4.5~6.5时,COD值达标处理的时间短,速度快,水处理量大,平均降解率可达98以上。实验控制污水的pH值在6.5左右。 载铜活性炭体系的再生载铜活性炭水处理填充剂可通过下面方法得以再生。用10的NaOH溶液浸泡24h,去离子水浸泡、洗涤至中性;再用1mol/L稀盐酸浸泡24h后,去离子水浸泡、洗涤至中性,晾干后在120℃烘箱干燥6h,250~300℃活化12h.经一次再生的载铜活性炭中Cu元素含量由98.6mg/g降至74.3mg/g,对含酚污水的降解效果影响不大。但经3次再生的载铜活性炭含铜量已很低,水处理效果明显降低;若将其按上文的制备方法再生,仍可获得与原催化剂同样的水处理效果。 结论a.价格低廉的非均相非贵金属Cu催化剂在催化H2O2或溶解氧氧化降解含酚污水过程中,均能使反应体系达到较高降解率。非均相Cu催化剂有很高的催化活性,不仅能缩短反应时间,还能使反应体系的含酚污水降解率高达97.基于这一独特优点,用载铜活性炭作吸附催化剂。b.在Cu(NO3)2浸渍液浓度为6.0,热固温度270℃,时间为12h条件下制备的水处理填充剂,对pH值为6.5±0.5,25±5℃的污水体系接触2h(单柱)时,可将含酚污水深度降解。c.水处理剂还可通过制备方法反复再生使用。d.该方法集吸附、催化氧化和过滤处理污水中有机污染物于一体,采用固定床式装置,为湿法催化处理污水工程化提供了可能。
|